Alliages à base de zinc à résistance améliorée au fluage.
La présente invention se rapporte à des alliages à
base de zinc présentant une résistance améliorée au fluage.
Le domaine d'utilisation des alliages à base de
zinc est actuellement étendu à de nombreuses applications intéressant de multiples aspects de l'industrie, que ce soit sous
forme laminée, corroyée ou coulée. En effet, par incorporation
au zinc d'un ou plusieurs éléments, même en très faible quantité,
il est possible d'obtenir des alliages à caractéristiques très
diverses, les rendant aptes à un éventail d'applications particulièrement large.
Il est par ailleurs bien connu que l' addition au zinc de manganèse accroît la résistance au fluage de l'alliage obtenu. Toutefois, on ne peut utiliser cet alliage binaire en machines de coulée à chambre chaude, étant donné son agressivité à l'état liquide vis-à-vis des aciers. Afin de pallier cet inconvénient d'agressivité, on a alors pensé à introduire en supplément dans le dit alliage un� certaine quantité d'aluminium qui, comme on le sait, a pour effet de diminuer cette agressivité.
On s'est alors aperçu que la présence simultanée
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sentant une hétérogénéité marquée, et par conséquent inacceptable.
Autrement dit, la diminution d'agressivité due à la présence de l'aluminium s'accompagne, dans certains cas, de l'apparition d'une telle structure hétérogène et même de composés Al-Mn néfastes au point de vue résistance au fluage à chaud.
La présente invention a pour objet de révéler la composition d'un groupe d'alliages à base de zinc qui présentent simultanément une bonne résistance au fluage à l'état solide, ainsi qu'une faible agressivité à l'état liquide vis-à-vis des aciers.
Les alliages, objets de la présente invention,
sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comportent de l'aluminium et du manganèse dans des proportions telles que leurs teneurs, reprises à un diagramme donnant en ordonnée en pourcent, la teneur de l'alliage en Al, et en abscisse, la teneur en pourcent en manganèse, se trouvent (cfr. figure 1), dans la zone située en dessous de la courbe constituée par les deux segments de droite reliant
l'un le point de coordonnées "0,025 % (Mn) - 1, 7 % (Al)", au point de coordonnées "0,3 % (Mn) - 0, 7 % (Al)" et l'autre, le point de coordonnées "0, 3 % (Mn) - 0,7 % (Al) au point de coordonnées
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compagné de ses impuretés usuelles, la préférence étant toutefois donnée à des alliages dont la teneur en manganèse est inférieure
<EMI ID=3.1> . vérifiant les conditions ci-dessus présentaient à la fois une bonne résistance à chaud au fluage, une faible agressivité vis-àvis de l'acier des machines de coulée à chambres chaudes et n' avaient pas de structure hétérogène.
Les alliages revendiqués dans la présente invention présentent des propriétés comportant, en un compromis acceptable, des valeurs satisfaisantes à la fois pour la résistance au fluage à chaud et pour l'agressivité vis-à-vis de l'acier des outillages.
A titre de comparaison, on peut considérer les propriétés des différents alliages de zinc ci-après, présentant des teneurs ci-verses en éléments différents.
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Pour évaluer l'agressivité des alliages vis-à-vis des outillages, on a évalué la perte en poids d'une éprouvette d'acier USN 2343 (acier pour outillage - 0, 38 % C - 1 % Si -
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heures dans différents bains et à température d'utilisation de l'alliage en chambre chaude (température du liquidus + 25 [deg.]C environ) .
Résultats des pertes en poids
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Suivant cet essai, l'alliage Zn - 0,75 % Al 0,25 % Mn présente une perte en poids 20 fois supérieure à celle du Zamak, mais plus de 200 fois meilleure que l'Ilzro 14; ce qui nous semble acceptable en vue d'une utilisation en machine à chambre chaude.
Par ailleurs, il a été constaté que l'addition de 0,5 % à 1,5 % de Cu et de 0,01 % à 0,06 % de Mg, non seulement ne modifie pas l'agressivité des alliages Zn - Al - Mn, et spécialement de l'alliage Zn - 0,75 % Al- 0,25 % Mn, mais présente un effet bénéfique bien connu.
L'effet bénéfique de ces éléments dans les alliages de zinc est par ailleurs bien connu, notamment en ce qui concerne leur effet durcissant : augmentation de la charge de rupture, de la résilience et de la dureté.
L'introduction de 1 % de Cu entraîne une augmentation de l'ordre de 20 % de la résilience et de 35 % environ de la charge de rupture. Par ailleurs, il est évident que les propriétés mécaniques d'un alliage coulé sous pression dépend des conditions de coulée. A titre d'exemple, citons les propriétés suivantes, pour les conditions de coulée correspondant à une température de moule de 60[deg.]C, une température du bain de 445[deg.]C, et une pièce correspondant à l'éprouvette ASTM (Zn - 0,75 % Al 0,25 % Mn - 1 % Cu - 0,04 % mg) .
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L'effet du Mg va dans le même sens que celui du cuivre, mais son effet est évidemment moindre dans un alliage contenant déjà du Cu que dans un alliage n'ayant pas de Cu. Dans un alliage contenant déjà du Cu, l'effet attendu de l'ajout de Mg est une diminution de la sensibilité à la corrosion intercristalline, plus qu'une augmentation des propriétés mécaniques.
Il est précisé ici que dans le présent brevet, aussi bien dans la description que dans les revendications, les compositions chimiques sont exprimées en pourcentage en poids.
REVENDICATIONS
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1. Alliages à base de zinc, caractérisés en ce qu'ils comportent de l'aluminium et du manganèse dans des proportions telles que leurs teneurs, reprises à un diagramme donnant en ordonnée, en pourcent, la teneur de l'alliage en Al, et en abscisse la teneur, en pourcent, en manganèse, se trouvent dans la zone située en dessous de la courbe constituée par les deux segments de droite reliant l'un le point de coordonnées "0,025 %
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et l'autre le point de coordonnées "0,3 % (Mn) - 0,7 % (Al)" au point de coordonnées "0,8 % (Mn) - 0,4 % (Al)", le solde étant constitué de zinc, accompagné de ses impuretés usuelles.